6. Устройство и описание схоят
Согласно технологии вентилируемого контейнерного хранения на специальной бетонной площадке хранения (фундаментной плите) размещаются контейнеры с отработавшим ядерным топливом. Каждый контейнер, в свою очередь, состоит из двух компонентов: внутреннего - многоместная герметичная корзина (МГК) и внешнего - вентилируемого бетонного контейнера (ВБК). В предлагаемом проекте СХОЯТ используется технология вентилируемых бетонных контейнеров для хранения ОТВС в вертикальном положении. Данные контейнеры обеспечивают су-хое, герметичное и безопасное хранение ТВС. СХОЯТ рассчитано на безопасное хранение 380 контейнеров, содержащих 9000 сборок с отработавшим ядерным топливом из реакторных установок ВВЭР-1000. Система является пассивной, и после установки бетонных контейнеров на площадку хранения не требует значительного технического обслуживания.
Основные компоненты системы
Система ВКХ-ВВЭР для сухого хранения отработавшего ядерного топлива ЗАЭС состоит из четырех основных компонентов:
многоместная гермитичная корзина (МГК)
перегрузочный контейнер (ПК)
вентилируемый бетонный контейнер (ВБК)
вспомогательные площади, системы и оборудование
Корзина хранения представляет собой герметично закрытую емкость, рассчитанную на размещение 24 шт. ОТВС реактора тина ВВЭР-1000, расхолаживавшихся в приреакторных бассейнах выдержки энергоблоков в течение не менее пяти лет после выгрузки из реактора.
Перегрузочный контейнер - это емкость, предназначенная для временного размещения и транспортировки загруженной корзины от бассейна выдержки к вентилируемому бетонному контейнеру. Основное назначение перегрузочного контейнера обеспечить защиту персонала АЭС от радиационного воздействия при выполнении транспортно-технологических операций с корзиной.
Вентилируемый бетонный контейнер предназначен для долговременного промежуточного хранения корзины с ОТВС на площадке СХОЯТ, обеспечивая их охлаждение и необходимую биологическую защиту. Охлаждение ОТВС осуществляется естественной циркуляцией воздуха вокруг стальных стенок корзин, проходящего по цилиндрическому зазору между наружной поверхностью многоместной корзины и внутренней поверхностью бетонного контейнера. Вентилируемые бетонные контейнеры перемещаются специально сконструированным транспортером на бетонную площадку СХОЯТ, расположенную в пределах территории АЭС.
Схема контейнеров СХОЯТ
1. |
датчик температурного контроля |
|
7. |
блок из 24-х направляющих трубок для ОТВС |
2. |
вход воздуха и направляющие для транспортировки |
|
8. |
направляющая трубка |
3. |
бетонная площадка хранения |
|
9. |
корпус многоместной карзины хранения |
4. |
выход воздуха |
|
10. |
обечайка |
5. |
крышка бетонного контейнера |
|
11. |
вентилируемый бетонный контейнер |
6. |
силовая и защитная крышки корзины |
|
|
|
Многоместная гермитичная корзина
Корзина хранения - это герметичная емкость, предназначенная для сухого, безопасного хранения ОТВС в вертикальном положении и охлаждения их путем естественной циркуляции воздуха.
Корзина состоит из корпуса - наружной обечайки, внутри которого размещается блок направляющих шестигранных труб, днища, защитной и силовой крышек.
Корпус корзины изготавливается из котловой стали повышенной прочности, применяемой для сосудов, работающих под давлением. Корпус и внутренние узлы имеют защитное покрытие, исключающее коррозию при воздействии водной среды бассейна выдержки во время загрузки корзины.
Блок направляющих трубок изготовлен из стальных пластин, согнутых в виде шестигранников с толщиной стенки 5 мм. Жесткость конструкции в горизонтальных направлениях обеспечивается изогнутыми опорными горизонтальными поясами, расположенными в пяти точках по высоте блока. Эти пояса соединяются с направляющими трубами при помощи сварки, и в сборе представляют собой как бы стеллаж для 24 штук ОТВС, устанавливаемых в процессе заполнения корзины. Герметичность корзины достигается приваркой двух крышек, верхней, состоящей из защитной и силовой крышек, и нижней - днище корзины. Контроль качества сварных швов путем проведения гидравлических испытаний, а также использованием современных методов диагностики. После удаления воды из корзины и ее окончательной сушки в корзину подается инертный газ - гелий. Инертная среда, полное отсутствие влаги и герметичность корзины надежно обеспечивают возможность длительного хранения отработавшего топлива. Нормативное давление внутренней газовой среды в корзине на протяжении хранения 0,6 - 1 атм.
Защитная крышка корзины изготовлена из двух стальных листов, между которыми находится прокладка из материала RX-277 для защиты от нейтронного излучения. Для удаления воды, вакуумной осушки и заполнения гелием в защитной крышке имеются два отверстия. Защитная крышка приваривается к корпусу корзины.
Вслед за защитной крышкой к корпусу корзины приваривается силовая крышка. Силовая крышка представляет собой стальной диск, имеющий отверстия для доступа к клапанам опорожнения и сушки МГК. Затем защитная и силовая крышки свариваются между собой через отверстие для доступа к клапанам. После выполнения операций по сушке и заполнению МГК гелием, отверстия в силовой крышке завариваются дисковыми заглушками с помощью многопроходной сварки.
Конструкция корзины в совокупности с организационно-техническими мероприятиями обеспечивают ядерную безопасность в нормальных условиях загрузки и при проектных авариях. Целостность корзины, как 2-го контура локализации радиоактивных веществ (1-й контур локализации - герметичная стенка самих тепловыделяющих элементов), контролируется в процессе эксплуатации косвенным путем на базе результатов регламентированных операций по отбору проб воздуха и мазков с внутренней поверхности выходных вентиляционных каналов, а также визуальным осмотром внешней поверхности обечайки корзины.
Основные конструкционные параметры корзины
Компонент |
Параметр |
Размеры, мм |
Блок шестигранных труб |
Высота блока |
4320 |
Наружный диаметр силового пояса |
1625,6 | |
Толщина силового пояса |
19 | |
Шестигранные направляющие трубы |
Длина |
4320 |
Длина зоны топлива |
3530 | |
Внутреннее расстояние между гранями |
249,6 | |
Толщина стенки |
5 | |
Количество труб |
24 | |
Материал |
Углеродистая сталь | |
Обечайка корзины хранения |
Наружный диаметр |
1715 |
Толщина |
25,4 | |
Длина |
4973 | |
Материал |
Углеродистая сталь | |
Силовая крышка |
Диаметр |
1651 |
Толщина |
76,2 | |
Материал |
Сталь, ASME SA516 | |
Защитная крышка |
Диаметр |
Всего: 1657,4 |
Толщина |
241,3 (127+50,8+63,5) | |
Материал |
1-й - сталь, ASME SA516 2-й - RX-277 3-й - сталь, ASME SA516 | |
Днище |
Диаметр |
1651 |
Толщина |
25,4 | |
Материал |
Углеродистая сталь |
Перегрузочный контейнер
Перегрузочный контейнер предназначен для временного размещения и транспортировки загруженной корзины от бассейна выдержки к вентилируемому бетонному контейнеру. Основное назначение перегрузочного контейнера - обеспечить защиту персонала АЭС от радиационного воздействия при выполнении транспортно-технологических операций с корзиной и обеспечить защиту корзины при загрузочных операциях в реакторных отделениях.
Перегрузочный контейнер представляет собой цилиндр, стенки которого выполнены в виде "сэндвича" из следующих слоев защитного материала: сталь + свинец + материал RX-277 + сталь. Материал RX-277 имеет специальный состав и обеспечивает эффективную нейтронную защиту. Перегрузочный контейнер в верхней части имеет крышку (ограничительное кольцо), внутренний диаметр которого меньше диаметра корзины. Ограничительное кольцо устанавливается после установки корзины в перегрузочный контейнер. Его назначение - предотвращение случайного извлечения загруженной корзины через верх перегрузочного контейнера. Днище перегрузочно-го контейнера образовано двумя подвижными шиберами, используемыми при опускании корзины в вентилируемый бетонный контейнер. Шиберы перемещаются в стальных направляющих пазах, расположенных в нижней части контейнера. Четыре стальных штифта предотвращают случайное открывание шиберов. Открывание шиберов осуществляется гидроприводом.
Все транспортно-технологические операции с перегрузочным контейнером адаптированы и идентичны выполняемым таковым на транспортном контейнере ТК-13 (предназначен для транспортировки ОТВС), что позволяет использовать существующее штатное оборудование реакторного отделения: полярный кран, траверса ТК-13.
Основные конструкционные параметры перегрузочного контейнера
Компонент |
Параметр |
Размеры, мм |
Общие габариты |
Наружный диаметр |
2223 |
Внутренний диаметр |
1727 | |
Высота |
5256 | |
Крышка (огранич. кольцо) |
Диаметр |
2057 |
Материал |
Сталь, ASME SA516 | |
Радиальный экран |
Толщина |
Всего: 247,6 |
Материал (из 4-х компонентов) |
(19,05+127+76,2+25,4) 1-й - сталь, ASTE A588 2-й - свинец 3-й - RX-277 4-й - сталь, ASTM A588 | |
Нижние шиберы |
Толщина |
229 |
Материал |
Cталь, ASTM A36 |
Вентилируемый бетонный контейнер
Вентилируемый бетонный контейнер служит опорной конструкцией, обеспечивает защиту от излучения, а также охлаждение корзины в течение ее срока хранения путем естественной конвекции воздуха.
Внутреннюю полость бетонного контейнера образует толстый стальной цилиндр (внутренняя облицовка). Наружный арматурный каркас образуют вертикально расположенные арматурные стержни с крюком и горизонтальные стержни, выполненные в виде колец. Проектом выбран состав бетонной смеси (портландцемент), обеспечивающий прочность и долговечность объекта.
Тракт воздушного потока образуется каналами для входа воздуха, воздухозаборниками, цилиндрическим зазором между оболочкой корзины и внутренней облицовкой бетонного контейнера и каналами для выхода воздуха. Входные и выходные воздуховоды облицованы листовой сталью и имеют сложный пространственный профиль (каналы с лабиринтовыми участками) с целью свести к минимуму мощность дозы излуче-ния через образованные этими каналами полости.
Защитное кольцо из металла достаточной толщины обеспечивает дополнительную защиту от излучения в верхнем направлении. Для защиты корзины от внешней окружающей среды: механических воздействий и атмосферных осадков, а также обеспечения дополнительной защиты от излучения в верхнем направлении к верхней части контейнера прикрепляется болтами крышка ВБК. На болтах крышки ВКХ-ВВЭР устанавливается специальная печать МАГАТЭ, предотвращающая несанкционированное вскрытие ВКХ-ВВЭР. Днище бетонного контейнера представляет собой стальную пластину толщиной 9 мм. Вентилируемый контейнер хранения имеет усиленные закругленные углы вверху и на днище, чтобы по возможности уменьшить повреждение бетона при его возможном (гипотетически) падении.
Контейнер изготавливается из сварных металлических частей и бетона. На внешней поверхности внутренней металлической облицовки ВБК устанавливаются арматурные стержни. Съемная опалубка из стали, собираемая на болтах, крепится затем вокруг внутренней облицовки контейнера. А промежуток между внутренней металлической облицовкой ВБК и съемной опалубкой заливается бетоном нормальной плотности.
Основные конструкционные параметры ВБК
Компонент |
Параметр |
Размеры, мм |
Бетонная оболочка |
Наружный диаметр |
3378 |
Внутренний диаметр |
2007 | |
Толщина |
686 | |
Высота |
5809 | |
Материал |
бетон из портландцемента | |
Облицовка |
Наружный диаметр |
2007 |
Внутренний диаметр |
1854 | |
Толщина |
76 | |
Высота |
5200 | |
Материал |
сталь углеродистая A36 | |
Крышка |
Диаметр |
2184,4 |
Толщина |
57 |
Вспомогательные площади, системы и оборудование
Существующие площади, системы и оборудование атомной станции будет использоваться для обеспечения хранения ОЯТ, включая: ремонтное оборудование, оборудование зоны хранения и транспортировки, систему дезактивации, систему электроснабжения и связи, систему пожаротушения, системы вентиляции и кондиционирования.
Зона загрузки:
транспортные коридоры реакторных отделений каждого энергоблока
транспортно-технологическое оборудование реакторного отделения
система подачи воды в зазор перегрузочного контейнера
система вентиляции и кондиционирования
система вакуумной осушки
система заварки корзины
система энергоснабжения
система дезактивации
Зона транспортировки:
сеть подготовленных дорог
транспортер-контейнеровоз
Зона хранения
площадка хранения
система отвода дождевых вод
система радиационого контроля (ИИС РК)
Полигон для изготовления бетонных контейнеров
Система пожаротушения
Система связи
Места хранения транспортно-технологического оборудования
площадка хранения (пустые ВБК)
помещение строгого режима спецкорпуса N2 (вспомогательное оборудование и перегрузочный контейнер)
специальное помещение (транспортер-контейнеровоз)